銑鏜加工中心的加工精度可以通過空間校正和3D補償而提高四倍，控制系統(tǒng)對整體設備的3D測量數(shù)據(jù)進行處理并糾正外形誤差。 

沒有任何機床設備是完美的，因為所有的軸會以不同的方式存在著誤差：比較典型的有主軸導程誤差、長軸垂度誤差和高機身傾斜等問題。此類誤差均可以通過現(xiàn)代化設備控制系統(tǒng)的相應功能得到糾正。但是，每個軸的補償通常都是單獨進行。其他有些常見的誤差（如軸間角度小偏差和輕微偏轉）在此尚未被顧及到。對這些誤差往往通過NC程序加以消除。但是缺點是，此類程序無法直接用于其他設備上，他必須要進行重新匹配。 

誤差補償功能集成在控制系統(tǒng)里 

采用集成在Fanuc 30i和31i-A5系列CNC上的3D誤差補償功能（圖1），可以對此類軸誤差進行立體補償。其前提條件便是對設備和所有軸進行精確的空間測量。這個過程在以往比較費時費力，因此人們大多望而卻步。但是，據(jù)這種現(xiàn)代化銑鏜床設備制造廠家介紹，由于找到了一種新的方法，因此這種空間測量變得簡單得多。

 
圖1 在Fanuc 30i和31i-A5型CNC系列加工中心上集成了3D誤差補償功能，實現(xiàn)設備外形誤差的糾偏

其高速CNC設備以性能可靠、使用壽命長和精度高等特點而見長。用數(shù)字表示則是：主軸方向定位精度為0.006mm，可重復精度為±0.002mm。切削機床的有效軸長為500mm、400mm和330mm，結構非常緊湊。這種CNC設備可以被用于對載重車部件、電氣部件、鐘表和首飾工業(yè)以及醫(yī)療工業(yè)設備的加工。 

為了進一步優(yōu)化銑鏜床的精度，制造廠家在其Fanuc控制系統(tǒng)中使用了3D誤差補償功能。為了測定行走軸剩余外形誤差，廠家使用了Etalon校準系統(tǒng)。該系統(tǒng)由Laser tracer激光測量儀和軟件組成，軟件可以從測量數(shù)據(jù)中直接計算出軸偏差并可給出校準數(shù)值（圖2）。由此可以達到很高的測量精度：由于只采用長度差異，因此可以避免角度測量或采用其他輔助手段時的不確定性。儀器內部已獲專利的原理可以消除車削軸的機械誤差。

 
圖2 這種激光干涉儀可以測定行走軸的剩余外形誤差

為了測定軸偏差，激光干涉儀被置于機床設備里（圖3）。激光儀可以通用型旋臂盤在設備的狹小空間里進行精確定位。設備里還安設了溫度傳感器，以負責對激光波長進行糾偏。在機床設備之外，還使用了空氣壓力和濕度傳感器；在主軸上設有反射器。 

主要的工作在于對測量任務的規(guī)劃。Trac-Cal軟件里確定了設備測量路徑，銑鏜床的測量路徑擁有998個測量點，測量點之間的間距為40mm。針對所需的設備誤差模型，設計了四個不同測量路徑的位置。在測量配置的參數(shù)誤差方面，Monte-Carlo模擬得出了最大為1μm和1μrad的不確定性。

 
圖3 為了測定軸的偏差，激光干涉儀取代工件而進入到機床設備里。在主軸上設置反射器，而非刀具

連同改裝作業(yè)在內的整個糾偏過程耗時90min 

為了實現(xiàn)對銑鏜床的控制，測量技術人員以G代碼格式編寫了四種設備程序并把程序復制到控制系統(tǒng)里?，F(xiàn)有的補償功能被關斷，而四個程序則依次啟動。在測量過程中，設備的特定可重復性達到<2μm。程序工作流程至少持續(xù)7min。包含加裝和換裝在內的整個校準過程需要90min。 

考慮到在校準時的軸的尺寸膨脹因素，技術人員使用了Etalon溫度測量系統(tǒng)。在整個校準過程中，測溫系統(tǒng)可提供有關各個測量點溫度的詳情。各個測量點上的三個傳感器可以對溫度狀況進行監(jiān)測，其數(shù)據(jù)通過無線通信傳送給基站。一臺求值計算機計算出相應的校準值。求值結果表明，各個溫度值水平雖然相對穩(wěn)定，但是每個軸的溫度值各不相同。 

從測量中可以計算出較低的誤差模型水平，因為對于此類機器設備來說，最后一個軸的旋轉偏差并不重要。由此可以測定出各軸之間的定位偏差、直線度、直角度和部分俯仰角、偏角和滾動狀況。然后，校準數(shù)據(jù)被復制到CNC系統(tǒng)里并啟動補償功能。 #p#分頁標題#e#

為了證明計算機對空間精度誤差補償糾偏的有效性，可對機床設備再次進行測量。對具備補償功能和無補償功能的剩余偏差的對比結果表明，所有參數(shù)偏差狀況得到了明顯的改善。誤差量平均下降77%，這相當于精度提高了四倍。在后續(xù)采用Trac-Check軟件所單獨進行的ISO230-2和-6檢測過程證實了這種精度的提高。 

誤差補償取決于于設備的能力 

誤差補償結果當然取決于測量和設備的機械性能。隨著人們對精度要求的日益提高，對于重視產品精度的機床設備制造廠商來說，3D誤差補償是一種投入少、見效快的技術途徑。最終用戶也可從中受益：因為每臺帶有Fanuc 30i和31i-A5系列CNC系統(tǒng)的三軸至五軸機床設備均可接受后續(xù)測量并通過3D誤差補償功能進行改進。